Sensor Optik

robotics-university.com | Sensor optik adalah piranti masukan suatu sistem kendali otomatis yang dibuat dengan komponen optikal yang berfungsi untuk menangkap/mengumpulkan informasi mengenai kondisi lingkungan di sekitar sensor dengan bantuan cahaya. Komponen yang sering digunakan dalam pembuatan sensor optik adalah light dependent resistor (LDR), photo-diode, dan photo-transistor.

Untuk memahami sistem kerja sensor optik, maka mari kita simak gambar 1 di bawah ini! Pada gambar 1, tampak bahwa peran (proses switching) komponen saklar mekanik (S1) digantikan oleh komponen optik (photodiode, D1). Sehingga apabila pada rangkaian (A) diharapkan tegangan keluaran sama dengan +5 volt (Vout = +5 volt), maka kita harus menekan saklar S1. Sebaliknya apabila diharapkan tegangan keluaran sama dengan nol (Vout = 0 volt), maka saklar S1 tidak ditekan.

Oleh sebab sensor optik adalah sensor yang bekerja dengan bantuan cahaya, maka proses penyaklaran tidak bisa dilakukan oleh komponen saklar mekanik. Pada sensor optik, proses penyaklaran dilakukan oleh komponen yang bekerja dengan bantuan cahaya, yaitu komponen optik (LDR/photodiode/phototransistor). Dari sini maka dapat disimpulkan bahwa, sensor optik sistem kerjanya adalah seperti sebuah saklar, yaitu menghubungkan dan memutuskan aliran arus listrik. Perbedaannya, proses penyaklarannya komponen saklar membutuhkan bantuan manusia sedangkan komponen optik proses penyaklarannya dibantu dengan cahaya, yaitu cahaya yang mengenai bagian photo-conductive komponen optik.

Gambar 1. Sistem kerja sensor optik



Gambar 2. Sensor optik sederhana menggunakan
a) LDR, b) Photodiode, c) Phototransistor

Gambar 2 adalah contoh rangkaian sensor optik sederhana. Apabila dicermati, ketiga rangkaian sensor optik sederhana pada gamabr 2 adalah sama, yang berbeda adalah jenis komponen optika yang digunakan. Pada gambar 2(a) komponen optik yang digunakan adalah LDR, gambar 2(b) menggunakan photodiode, dan gambar 2(c) komponen optik yang digunakan adalah phototransistor.

Rangkaian sensor optik seperti tampak pada gambar 2 di atas memiliki sinyal tegangan keluaran (Vout) berupa sinyal tegangan analog (linier). Tabel 1 menunjukkan perbedaan nilai sinyal tegangan keluaran (Vout) rangkaian sensor optik (gambar 2) pada dua kondisi, yaitu saat komponen optik menerima berkas cahaya dan saat tidak menerima berkas cahaya.

Tabel 1. Kondisi tegangan keluaran (Vout) sensor optik gambar 2





Gambar 3. Sensor optik analog - LDR



Gambar 4. Sensor optik analog - Photodiode



Gambar 5. Sensor optik analog - Phototransistor

Rangkaian sensor optik pada gambar 3, gambar 4, dan gambar 5 merupakan pengembangan dari rangkaian sensor optik pada gambar 2. Rangkaian sensor optik pada gambar 3, 4, dan 5 dilengkapi dengan komponen transistor yang berfungsi untuk membalik kondisi sinyal tegangan keluaran (Vout) rangkaian sensor optik pada gambar 2. Untuk lebih jelasnya, silakan bandingkan antara tabel 1 dengan tabel 2 di bawah ini!

Tabel 2. Kondisi tegangan keluaran (Vout) sensor optik gambar 3-4-5

Meskipun demikian, sinyal tegangan keluaran rangkaian sensor optik pada gambar 3, 4, dan 5 adalah sama seperti sinyal tegangan keluaran rangkaian sensor optik pada gambar 2, yaitu berupa sinyal tegangan analog. Oleh sebab itu, apabila kita membuat sensor optik dengan mengikuti contoh rangkaian sensor pada gambar 2, 3, 4, dan 5, maka pada sistem elektronik yang kita bangun masih harus menambahkan komponen atau rangkaian pengondisi sinyal analog (analog signal conditioning) sebelum akhirnya sinyal tegangan keluaran sensor optik diumpankan ke peranti pemroses sinyal (misal: mikrokontroler).

Gambar 6. Sensor optik digital - LDR



Gambar 7. Sensor optik digital - Photodiode



Gambar 8. Sensor optik digital - Phototransistor

Berbeda dengan rangkaian sensor optik pada gambar 2, 3, 4, dan 5, sinyal tegangan keluaran (Vout) rangkaian sensor optik pada gambar 6, gambar 7, dan gambar 8 sudah berupa sinyal tegangan digital. Sehingga apabila kita membuat sensor optik dengan mengikuti contoh rangkaian sensor optik pada gambar 6, 7, dan 8, maka sinyal tegangan keluarannya dapat langsung diumpankan ke peranti pemroses sinyal.

Apabila kita perhatikan, komponen yang menjadikan sinyal tengangan keluaran sensor optik sudah berupa sinyal tegangan digital adalah adanya komponen penguat operasi (OpAmp). Dengan ini, maka dapat kita simpulkan bahwa komponen OpAmp merupakan salah satu komponen yang dapat difungsikan sebagai pengondisi sinyal analog menjadi sinyal digital.

Tabel 3. Kondisi tegangan keluaran (Vout) sensor optik gambar 6-7-8

Tabel 3 menunjukkan perbedaan nilai sinyal tegangan keluaran (Vout) rangkaian sensor optik (gambar 6-7-8) pada dua kondisi, yaitu saat komponen optik menerima berkas cahaya dan saat tidak menerima berkas cahaya. Di mana, sinyal tegangan masukan sensor optik dilewatkan melalui kanal pembalik (inverting) komponen OpAmp.

Share on Google Plus

About Taufiq D.S. Suyadhi